বিজ্ঞানে ঈশ্বরের চিহ্ন― ১৭ / পূর্ণচন্দ্র ভূঞ্যা

বিজ্ঞানে ঈশ্বরের চিহ্ন― ১৭

পর্ব― ১৭

ডার্ক ম্যাটারস : একটি সম্ভাবনা, না-কি সত্যি?

'আপনার সম্পূর্ণ স্বরূপে আমাকে দেখা দিন, মাধব। আমি আপনার প্রকৃত রূপ উপলব্ধি করতে বড় উদগ্রীব'― হাঁটু গেড়ে করজোড়ে ভগবান শ্রীকৃষ্ণের নিকট অনুনয় বিনয় করছেন তৃতীয় পাণ্ডব অর্জুন। কুরুক্ষেত্র যুদ্ধভূমিতে। অনেক কাকুতি মিনতির পরে প্রিয় সখাকে তাঁর বিশ্বরূপ দর্শন করিয়েছিলেন শ্রীকৃষ্ণ। মহাভারতে এহেন বিশ্বরূপ দর্শনের হেতু শ্রীমদভগবদগীতায় উল্লেখিত।

বুড়ো পণ্ডিতটার ঐ অর্জুনের মতোই অবস্থা। তার প্রশ্ন― এই বিশাল ব্রম্ভাণ্ডে চোখের সামনে যা কিছু দেখছি এবং যা দৃষ্টির অগোচরে রয়েছে অথচ অস্তিত্ব আছে (যেমন, আলোক), সবকিছুর শতকরা মোট পরিমাণ কত? বুড়ো পণ্ডিত বলছেন, শতকরা মাত্র ৪.৪ ভাগ! বাকি ৯৫.৬ শতাংশ পদার্থ তাহলে কোথায় গেল? তারা কী দিয়ে তৈরি? কেন অতি সহজে তাদের শনাক্ত করা সম্ভব হচ্ছে না? এহেন অচেনা পদার্থের স্বরূপ জানতে পারলে ব্রম্ভাণ্ডের বিশ্বরূপ দর্শন সম্পন্ন হবে সবার। বুড়ো পণ্ডিতের অনুমান, এই অবশিষ্টাংশের ভেতর প্রায় ৭০% ডার্ক এনার্জি এবং ২৫% - এর বেশি ডার্ক ম্যাটার। অন্ধকার ভর। 

              

কোন ঘটনার প্রেক্ষিতে পণ্ডিত এ কথা বলছেন? কারণ না, সম্ভাবনা অনেক। প্রথমত, সবচাইতে বড় প্রমাণ হয়তো মহাজাগতিক আপেক্ষিক ভরঘনত্ব। সে আবার কী জিনিস? বিশ্বের ভরঘনত্বের একটি সূচক। ঘনত্বের এ হেন সূচককে আমরা একটি এককহীন রাশিতে সংজ্ঞায়িত করি ও Ω (ওমেগা) চিহ্ন দিয়ে প্রকাশ করি। যদি ঘনত্বের সংকট মান d° হয় তাহলে তুল্য ঘনত্বের স্থিতিমাপ Ω হল নিম্নরূপ :―       

        Ω = d / d°

           ―যেখানে d হল বিশ্বের পদার্থ-শক্তির গড় ঘনত্ব।

সংকট ঘনত্ব (d°) কী? সংকট ঘনত্ব হল পদার্থ-শক্তির এমন এক ঘনত্বের মান যখন ব্রম্ভাণ্ডের প্রসারণ বন্ধ হয়ে যাবে। 

সোজা কথায়, সংকট ঘনত্বের সাপেক্ষে ব্রম্ভাণ্ডের মোট পদার্থ ও শক্তির গড় ঘনত্বের মাত্রাহীন রাশিকে ঘনত্বের স্থিতিমাপ Ω হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই ওমেগার মানের সঠিক দিশা থেকে ব্রম্ভাণ্ডের সম্পূর্ণ বিশ্বরূপ দর্শন করবার সৌভাগ্য নির্ভর করছে।

বিগব্যাঙ ঘটনার পর নিউক্লিয় সংশ্লেষণ থেকে ব্যারিয়ন ও ফোটনের অনুপাত নির্ণয় করলে মহাজাগতিক তুল্য ভরঘনত্বের মান দাঁড়ায় ০.১। অথচ ছায়াপথের আবর্তন রেখা থেকে সাধারণ বলবিদ্যা প্রয়োগ করে আমাদের আকাশগঙ্গা ছায়াপথের ভর হিসাব করলে তা হবে ১০^১১ গুণ সৌরভরের সমান। এখন সমস্ত ছায়াপথের এই একই মাপের ভর আছে ধরে নিলে Ω-এর মান হয় ০.০১। ওমেগার এমন মান প্রসারণশীল ব্রম্ভাণ্ডের ধারণা দৃঢ় করে। 

শুধু তাই নয়, একটি গ্যালাক্সির চারদিকে আরেকটি গ্যালাক্সি আবর্তন করছে ধরে নিলে কেবল একটি ছায়াপথের ভরের মান হবে প্রায় ১০^১২ গুণ সৌর ভরের সমান। অর্থাৎ আগের মানের চাইতে দশ গুণ বেশি ভর।এই অতিরিক্ত ৯ গুণ ভরের উৎস কী? তবে কি প্রতিটি ছায়াপথের মধ্যে দৃশ্যমান অঞ্চলের ভরের বাইরে আরও অতিরিক্ত ভর লুকিয়ে আছে, যা থেকে কোন বিকিরণ নির্গত হয় না? সেজন্য আজ পর্যন্ত প্রত্যক্ষ শনাক্ত করা যায়নি তাকে? এ হেন ভর-ই কি 'অন্ধকার ভর'? ডার্ক ম্যাটার? তাহলে কেমন হবে তার আচরণ?

বুড়ো পণ্ডিত বলছেন, ব্রম্ভাণ্ড জুড়ে গুচ্ছের ছায়াপথ আছে। সেগুলি প্রতিনিয়ত পরস্পর পরস্পরের চারদিকে আবর্তিত হচ্ছে। এদের মধ্যে থেকে একটি গ্যালাক্সির ভর হিসাব করলে তার মান হবে প্রায় ১০^১৩ গুণ সৌরভরের সমান। সব ছায়াপথের যদি এরকম ভর থাকে, তাহলে ওমেগার মান এক-এর সমান হবে। সুতরাং ০.১ মানের থেকে ওমেগার মান বেশি হওয়া সম্ভব। আর তা যদি হয়, তবে ব্যারিয়নই ব্রম্ভাণ্ডের মূল উপাদান হতে পারে না। নিশ্চিতরূপে কিছু অজ্ঞাত ভর আছে বিশ্বে যা সম্ভবত অন্ধকার ভর (ডার্কম্যাটার)-এর উৎস। এখন লাখ টাকার প্রশ্ন, ডার্ক ম্যাটারের প্রকৃত স্বরূপ কী হবে? 

গ্রহ, তারা, গ্যালাক্সিগুলো পরস্পরের চারপাশে চক্রাকারে ঘুরছে। এই ঘূর্ণনের ফলে দুটি বল যুগপৎ ক্রিয়া করে― মহাকর্ষ ও অপকেন্দ্র বল। মহাকর্ষ কাজ করে কক্ষপথের কেন্দ্রের দিকে। অপকেন্দ্র বলের অভিমুখ তার উল্টো দিকে। কেন্দ্র বহির্মুখে। মহাকর্ষ চায় গ্যালাক্সির গ্রহ-উপগ্রহ-নক্ষত্রগুলিকে এক সূত্রে বেঁধে রাখতে। সংঘবদ্ধভাবে থাকতে। উল্টো দিকে, অপকেন্দ্র বলের তীব্র ইচ্ছা গ্রহ-উপগ্রহ-নক্ষত্রগুলিকে পরস্পরের থেকে দূরে ঠেলে দিতে। মহাকর্ষের ভিত্তি বস্তুর ভর। অপকেন্দ্র বলের শক্তি বস্তুর আবর্তন বেগ। গ্যালাক্সির সমস্ত দৃশ্য বস্তুর মোট ভর বিবেচনা করলে ছায়াপথের কেন্দ্রের দিকের বস্তুর আবর্তন বেগের হার বেশি ও কেন্দ্র থেকে দূরে বস্তুর আবর্তন বেগ হার কম হওয়ার কথা। কিন্তু একটি নির্দিষ্ট ছায়াপথে অবস্থান নিরপেক্ষভাবে সব গ্রহ-উপগ্রহ-নক্ষত্রগুলির আবর্তন বেগের মান প্রায় সমান। 

                

পরীক্ষালব্ধ এই তথ্য প্রমাণ করে ছায়াপথের অভ্যন্তরে দৃশ্য পদার্থের বাইরে অতিরিক্ত বিশাল ভর অবশ্যই আছে। আর তা হল অন্ধকার ভর। সুতরাং, বদ্ধ বিশ্ব-ই অন্ধকার ভরের সবচেয়ে বড় প্রমাণ। 

কিন্তু এমন ভরের উৎস কি ভারি নিউট্রিনো (আদতে নিউট্রিনো একটি ভরহীন আধানশূন্য কণিকা)? যদি নিউট্রিনো ভারি কণিকা হয়, তবে নিউট্রিনোর ভর ১ eV (ইলেকট্রনভোল্ট) ধরলে নিউট্রিনোর মোট ভর ব্যারিয়নের চাইতে অত্যন্ত বেশি হবে। কারণ নিউট্রিনোর সংখ্যা ব্যারিয়নের চেয়ে ১০^১০ গুণ বেশি। কিন্তু আধুনিক কোন পরীক্ষায় প্রমাণিত হয়নি যে অন্ধকার ভরের উৎস নিউট্রিনো।

শুধু তাই নয়, মহাকর্ষ সংকোচনের দরুণ উৎপন্ন ব্ল্যাকহোল এহেন ভরের উৎস হতেও পারবে না। তার কারণ Ω=০.১ মানের মধ্যে সব তারকার অভ্যন্তরে জ্বালানি হিসেবে থাকা ব্যারিয়নের হিসাব ধরা আছে। এখন যদি নিউক্লিয় সংশ্লেষণের আগে বিশ্বে ব্ল্যাকহোল তৈরি হয়ে থাকে, তবে তার ভর Ω=০.১ মানের হিসাবের বাইরে। সেক্ষেত্রে ডার্ক ম্যাটারের একটা যুক্তিসঙ্গত উৎসকারণ হিসাবে কৃষ্ণগহ্বরের ভূমিকা থাকে। কিন্তু কীভাবে তৈরি হল তেমন ব্ল্যাকহোল? 

বুড়ো পণ্ডিত বলছেন, ইলেকট্রোউইক অধিযুগে সমতার নীতি ভেঙ্গে যখন ইলেকট্রোউইক বল থেকে তড়িৎচুম্বকীয় বল (Electromagnetic Force) ও মৃদু বল (Weak Force) পৃথক সত্তায় আবির্ভূত হল, তখন এক মিটার ব্যাস বা সমতুল্য আকারের কৃষ্ণগহ্বর তৈরি হওয়া অসম্ভব ছিল না। অথবা কোয়ার্ক-হেড্রন দশান্তরেও সৃষ্টি হতে পারে ক্ষুদ্র কৃষ্ণগহ্বর। যদিও তা এখনও প্রমাণ সাপেক্ষ ব্যাপার। 

এখন অবশ্য পণ্ডিতের দৃষ্টি পড়েছে মাইক্রো-ব্ল্যাকহোলের উপর। বিশ্বে এমন কৃষ্ণগহ্বর উপস্থিত থাকলেও তাকে শনাক্ত করার বিস্তর সমস্যা। সেজন্য হয়তো বুড়ো পণ্ডিতের অনুমান, এ হেন মাইক্রো-ব্ল্যাকহোল {১০^(-৫)} অন্ধকার ভরের উৎস হতে পারে, যদি তা অদূর ভবিষ্যতে আবিষ্কারের পাদপ্রদীপের আলোয় আসে। বর্তমানে সার্ন এমন মাইক্রো-ব্ল্যাকহোল আবিষ্কারে মগ্ন।

কিন্তু কম ভরের এবং বেশি ভরের ব্ল্যাকহোল দিয়ে শতকরা দশ ভাগ মাত্র ডার্ক ম্যাটারের অস্তিত্বের সমস্যার সমাধান পাওয়া যায়। বাকি নব্বই ভাগ ভরের কোনও হদিস আজ পর্যন্ত মেলেনি। আবার অন্যান্য ধারণাও যথেষ্ট নয়, ধোপে টেকে না।

সেজন্য বিজ্ঞানীরা বিকল্প উপায়ের সন্ধানে ব্যস্ত। অনেক চিন্তা ভাবনার পর সার্বিকভাবে বিশ্বের এমন অসমতার অনুসন্ধান তারা করে চলেছেন যা নাকি ডার্ক ম্যাটারের উপস্থিতি প্রমাণে সমর্থ হবে। অনুসন্ধানের সূত্র ধরে তাদের নজরে পড়ে যায় সারা বিশ্ব জুড়ে ছড়িয়ে থাকা বিগব্যাঙ সময়কালের বিকিরণের ফসিলস। কসমিক মাইক্রোতরঙ্গ পটভূমি বিকিরণ। যার উষ্ণতার আনুমানিক মান প্রায় ৩° কেলভিন। এ হেন বিকিরণ সুষমভাবে বিশ্বের কোনায় কোনায় ছড়িয়ে আছে বলে প্রথমে ধারণা করা হয়। প্রশ্ন ওঠে, কত সূক্ষ্মতায় এমন বিকিরণ পরিমাপ সম্ভব?

বুড়ো পণ্ডিত বলছেন, লক্ষ ভাগের একভাগ সূক্ষ্মতায় এই উষ্ণতা মাপা সম্ভব হলে এ হেন বিকিরণের অসমতার ছবি ধরা পড়বে গবেষণাগারের গণনায়। এই উদ্দেশ্যে মহাকাশে পাঠানো হল কৃত্রিম উপগ্রহ 'COBE'। কসমিক ব্যাকগ্রাউন্ড এক্সপ্লোরার (Cosmic Background Explorer)। সময়টা ১৯৮৯ সাল। উষ্ণতার সূক্ষ্মতা পরিমাপের জন্য Differential Microwave Radiometer নামে একটি গ্রাহক (Receiver) এবং প্রেরক (Transmitter) যন্ত্র বসানো হয় উপগ্রহে। সেখানে দশ লক্ষ ভাগের এক ভাগ সূক্ষ্মতায় উষ্ণতার হ্রাস-বৃদ্ধি পরিমাপ করা হয়েছে। তার মান (২.৭৪৬ +/– ০.০২৬) কেলভিন। এবং COBE-এর পাঠানো উপগ্রহ চিত্রে পটভূমি বিকিরণের সমতার অসঙ্গতি স্পষ্ট লক্ষ্য করা গেছে। পরীক্ষালব্ধ এই অসমতার তথ্যের ভিত্তিতে বুড়ো পণ্ডিত নিশ্চিতভাবে মনে করেন যে বিশ্বের শতকরা নব্বই ভাগ পদার্থ (ডার্ক ম্যাটার) কোথাও না কোথাও লুকিয়ে আছে। সে-পদার্থ যে প্রোটিন-ইলেকট্রনের মতো ব্যারিয়ন গ্রুপের পদার্থ নয়, তা একশো শতাংশ পরিষ্কার। কারণ ব্যারিয়নিক পদার্থ হলে অনেককাল আগে তাকে শনাক্ত করা যেত। ব্যারিয়নিক পদার্থ আলোকের সঙ্গে অভিক্রিয়া করবেই করবে।

সুতরাং কসমিক মাইক্রোতরঙ্গ পটভূমি বিকিরণ উষ্ণতার অসমতা বিশ্বব্যাপী ছড়ানো-ছেটানো অন্ধকার ভরের অস্তিত্বের স্বপক্ষে এক বলিষ্ঠ পদক্ষেপ। কারণ মহাশূন্যের যেখানে গ্রহ, নক্ষত্র, ছায়াপথ কিছুই নেই, কেবল নিকষ কালো; সেখানে পটভূমি বিকিরণের অসমতা প্রমাণ করে যে অন্ধকারে লুকিয়ে থাকা প্রচণ্ড ভর শূন্যস্থানে এমন বক্রতা তৈরি করেছে যার জন্য কম শক্তির মাইক্রোতরঙ্গ বেঁকে যেতে বাধ্য। তাই এই অসাম্য বলে ধারণা।

           

এ হেন অন্ধকার ভরের ভবিষ্যবাণী প্রথম করেছিলেন পদার্থবিদ লর্ড কেলভিন। ১৮৮৪ সালে এক বক্তৃতায় তিনি আমাদের আকাশগঙ্গা ছায়াপথে কিছু অন্ধকার বস্তু (Dark Bodies)-র উপস্থিতির কথা বলেন। অনেক পরে ১৯৩৩ সালে সুইস জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী ফ্রিৎজ জুইকি অজ্ঞাত এই ভরের নাম রাখেন 'ডার্ক ম্যাটার'। বাংলা তর্জমায় 'অন্ধকার ভর'। পৃথিবী থেকে ৩০০ মিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরের 'কোমা ক্লাসটার' (Coma Cluster)-এ ছায়াপথগুলির আবর্তন পর্যবেক্ষণ করেন তিনি। ক্লাসটার থেকে নির্গত বিকিরণের পাঠ যাচাই করে তিনি গ্যালাক্সিগুলোর ভর মাপেন। তিনি অবাক হয়ে যান এটা জেনে, যে বেগে ছায়াপথগুলি একে অপরকে আবর্তন করছে তা তাদের একসঙ্গে বেঁধে রাখার পক্ষে যথেষ্ট নয়। বরং পরস্পরের থেকে ছিটকে দশদিকে ছড়িয়ে পড়ার কথা। কিন্তু তেমন ঘটনা যখন ঘটছে না, তবে নিশ্চয়ই অনেক বেশি ভর ছায়াপথের ভেতর লুকিয়ে আছে। তাই এ হেন ভরকে 'অন্ধকার ভর' নামে আখ্যায়িত করেছেন তিনি।

এদিকে বুড়ো পণ্ডিতের দৃঢ় অনুমান, আগামী এক দশকের ভেতরে বিশ্বজুড়ে ছড়িয়ে থাকা নব্বই শতাংশ অজ্ঞাত ভরের সন্ধান অবশ্যই পাওয়া যাবে। কিন্তু অনুমানে পেট তো ভরে না, তার জন্য চাই হাতে-কলমে বিশুদ্ধ জ্ঞান যা বাস্তব সম্মত ও প্রমাণিত। আপাতত সেদিকে বিজ্ঞানীগণ পাখির চোখ করে বসে আছেন দিনরাত। কিন্তু আস্তিক বুড়ো পণ্ডিতের আর তর সয় না। হাঁটু গেড়ে করজোড়ে সে ব্রম্ভাণ্ডের সৃষ্টিকর্তা ঈশ্বরের কাছে প্রার্থনা করছেন তাকে ব্রম্ভাণ্ডের সম্পূর্ণ স্বরূপ দর্শনের নিমিত্ত।